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深圳东科半导体有限公司DK112 离线式开关电源控制芯片
DK112 TEL:4008-781-212
Rev: V3 www.dkpower.cn 2016/4/14
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功能描述
DK112是次级反馈,反激式 AC-DC离线式开关电源控制芯片。芯片采用高集成度的
CMOS电路设计,具有输出短路、次级开路、过温、过压等保护功能。芯片内置高压功率
管和自供电线路,具有外围元件极少,变压器设计简单(隔离输出电路的变压器只需要
两个绕组)等特点。
产品特点
l 全电压输入 85V—265V。
l 内置 700V功率管。
l 芯片内集成了高压恒流启动电路,无需外部启动电阻。
l 专利的自供电技术,无需外部绕组供电。
l 待机功耗小于 0.3W。
l 65KHz PWM开关频率。
l 内置变频功能,待机时自动降低工作频率,在满足欧洲绿色能源标准( < 0.3W)同
时,降低了输出电压的纹波。
l 内置斜坡补偿电路,保证在低电压及大功率输出时的电路稳定。
l 频率抖动降低 EMI滤波成本。
l 过温、过流、过压以及输出短路,次级开路保护。
l 4KV 防静电 ESD 测试。
应用领域
12W以下 AC-DC应用包括:电源适配器、充电器、LED电源、电磁炉、空调、DVD、
机顶盒等家电产品。
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封装与引脚定义(DIP8)
极限参数
供电电压 VDD…………………………………………………………………… -0.3V--8V供电电流 VDD…………………………………………………………………….. 100mA引脚电压 ……………………………………………………………… -0.3V--VDD+0.3V功率管耐压 …………………………………………………………………… -0.3V--730V峰值电流 ………………………………………………………………………… 800mA总耗散功率 …………………………………………………………………… 1000mW工作温度 ………………………………………………………………… -25 ° C--+125 ° C储存温度 ………………………………………………………………… -55° C--+150 ° C
焊接温度 ………………………………………………………………… +280° C/5S
引脚 符号 功能描述
1 GND 接地引脚
2 GND 接地引脚
3 FB 反馈控制端引脚,接 1nF~10nF
4 VCC 供电引脚,外部对地接 10uF~100uF的电容
5,6,7,8 OC 输出引脚,连接芯片内高压功率管,外部与开关变压器相连
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电气参数
项目 测试条件 最小 典型 最大 单位
工作电压VCC AC 输入85V-----265V 4.7 V
VCC启动电压 AC 输入85V-----265V 4.9 V
VCC重启电压 AC 输入85V-----265V 3.4 V
VCC保护电压 AC 输入85V-----265V 5.8 V
VCC工作电流 VCC=4.7V,FB=2.2V 10 20 30 mA
高压启动电流 AC 输入265V 1.2 mA
启动时间 AC 输入85V,C=100uF --- --- 500 ms
功率管耐压 Ioc=1mA 700 --- --- V
OC保护电压 Lp=1.2mH 610 V
功率管最大电流 VCC=4.7V,FB=1.3v--3.0V, 600 660 700 mA
峰值电流保护 VCC=4.7V,FB=1.3v—3.0v 650 720 800 mA
PWM输出频率 VCC=4.7V,FB=1.6V--3.0V 50 65 70 Khz
PWM输出频率 VCC=4.7V,FB=1.3V--1.6V 20 Khz
温度保护 VCC=5V,FB=1.6v—3.6v 120 125 130 ℃
前沿消隐时间 VCC=4.7V 250 ns
最小开通时间 VCC=4.7V 500 ns
PWM占空比 VCC=4.7V,FB=1.6v—3.6v 5 75 %
待机功耗 270 mW
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工作原理
上电启动:
芯片内置高压启动电流源;上电启动时当 VDD电压小于启动电压时,打开三极管对
外部的 VDD储能电容充电。当 VDD电压达到 4.9V启动电压的时候,关闭启动电流源,启
动过程结束,控制逻辑开始输出 PWM脉冲。
软启动:
上电启动结束后,为防止输出电压建立过程可能产生的变压器磁芯饱和,功率管和
次级整流管应力过大,芯片内置 4ms软启动电路,在前 4ms内,最大初级峰值电流为
330mA,时钟频率为 65K。启动结束后,最大初级峰值电流为 660mA,时钟频率为 65K。
PWM输出:
一个 PWM周期由 3部分组成:1是电感充电(开关管开通)阶段, 1*p p
in
L ITV
= ;2是
电感放电阶段(开关管关闭) 2*p p
vor
L ITV
= ,3为 OC谐振阶段,谐振周期为: 2 *p ocT L Cπ= 。
芯片 65K定频输出方式,开通时间由 FB反馈电压控制。
FB 检测和反馈控制:
Fb 引脚外部连接一只电容,以平滑 Fb 电压,外接电容会影响到电路的反馈瞬态特
性及电路的稳定工作,典型应用可在 1nF~10nF 之间选择;
当 Fb 电压低于 1.6V, 最大 Ip电流为 660mA;
当 Fb 电压从 1.6V逐渐上升到 2.8V时,Ip电流从最大电流 660mA逐渐减小到
1* inp
p
T VIL
= , 1 minT =500ns。
当 Fb 电压高于 1.6V到 2.8V, 工作频率固定为 65kHz。
当 Fb 电压从 2.8V到 3.6V时,随 FB电压升高工作频率逐渐降低。
当 Fb 电压大于 3.6V 时,电路将停止 PWM输出。
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自供电:
芯片使用了专利的自供电技术,控制 VDD的电压在 4.7V左右,提供芯片本身的电流
消耗,无需外部辅助绕组提供。自供电电路只能提供芯片自身的电流消耗,不能为外部
线路提供能量。
过温保护:
任何时候检测到芯片温度超过 125℃,立即启动过温保护,停止输出脉冲,关断功
率管并进入异常保护模式。
初级短路保护:
外部变压器初级线圈的电流过大时,软启动结束后,如果在 PWM开通 500ns时检测
到初级线圈的电流达到 660mA,芯片立即关断功率管, 进入异常保护模式。
电源异常:
因外部异常导致 VCC电压低于 3.4V时,芯片将关断功率管,进行重新启动。
因外部异常导致 VCC电压高于 5.8V时,立即启动 VCC过压保护,停止输出脉冲并进
入异常保护模式。
短路和过载保护:
次级输出短路或者过载时,FB电压会低于 1.5v;在某些应用中,由于电机等感性负
载在启动时会需要较高的启动电流,可能导致电路短时间的过载,因此芯片第一次过载
保护的判定时间是 500ms。如果 FB电压在 500ms内恢复正常,芯片不会判定过载或短路;
如果 FB电压在 500ms内始终低于 1.5v,则判定为次级短路,立即关闭 PWM输出并进入异
常保护模式,并将短路保护判定时间缩短为 32ms,直到短路状况解除。
次级开路保护:
当检测到 OC电压>610V, 立即关闭 PWM输出并进入待机模式,直到 OC电压<610V。
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异常保护模式:
芯片进入异常保护模式后(stop=1),关闭 PWM输出,启动 500ms定时器。在 500ms
内,VCC电压下降并维持 4.6V,500ms后,芯片结束异常状态。
典型应用(12V1A 输出离线反激式开关电源)
元器件清单
序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 备注
1 保险丝 F1A/AC250V F1 1
2 NTC 5D-5 R1 1 F1用保险电阻R1可直接短路
2 整流二极管 1N4007 D1-D4 4
3二极管
FR107 D5 1
4 SR5100 D6 1
5 稳压管 11V ZD1 1 稳压精度最好用2%的
6 电解电容
22uF/400V C1 1
22uF/50V C4 1
1000uF/25V C5 1
8 瓷片电容
2G103J C2 1
103瓷片 C3 1
Y电容102 C9 1
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序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 备注
9 色环电阻
100K/0.5W R2 1
470R R3 1 阻值减小电压下降,反之上升
2.2K R4 1 可不用,加大降低电压。
10 IC DK112 IC1 1
11 IC EL817 IC2 1
12 变压器 EE19 Lp=1.1-1.2mH T1 1 NP 0.23mm*129T Ns0.5*20T
变压器设计(只作参考)
变压器设计时,需要先确定一些参数:
(1)输入电压范围 AC85~265V
(2)输出电压、电流 DC12V/1A
(3)开关频率 F=65KHz
1、磁芯的选择:
先计算出电源的输入功率PoPiη
= *1.1(η指开关电源的效率,设为 0.82,1.1为增
加 10%余量)
PoPiη
= *1.1=13.2W/0.82=16W,
通过磁芯的制造商提供的图表进行选择,也可通过计算方式选择,输入功率为 16W
时,电源可用 EE19磁心。
2、变压器初级线圈感量 Lp计算,芯片内峰值电流设置为 660mA,因此
3、计算原边匝数 Np:
P PP
* maxΔ * e
L INB A
= =1.13*0.66/0.25/0.023≈ 129匝
其中:
Np ――――――原边匝数
L ――――――原边电感值
Ip_max ――――――原边最大电流
△B ――――――交变工作磁密(mT),设为 0.25
Ae ――――――磁芯有效面积(mm2),EE19磁芯为 23mm2
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4、计算副边匝数 Ns:
Ns ――――副边匝数
Np ――――原边匝数
Vout ――――输出电压(包含线路压降及整流管压降,12V+0.6V=12.6V)
Vor ――――反激电压(设置该电压不高于 150V,以免造成芯片过压损坏,本设
计中设为 80V)
Ns=(Vout*Np)/Vor=(12.6*129)/80 ≈ 20匝(板端电压标准 12V)/21匝(板端电
压偏高 12.3V)
典型应用(5V2A 认证参考原理图)
元器件清单
序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 备注
1 保险丝 T2A/AC250V F1 1
2 压敏电阻 7D471 Z1 1
3 二极管 1N4007 D1-4 4
4 二极管 1N4007 D5 1
5 二极管 SR540 D6,D7 2
6 电解电容 10uF/400V C1,C2 2
7 电解电容 22uF/50V C6 1
8 电解电容 1000uF/10V C7,8 2
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序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 备注
9 工字型电感 2mH 0.25A L1 1
10 工字型电感 4.7uH 2A L2 1
11 涤沦电容 2G103J C3 1
12 瓷片电容 103 50V C5 1
13 瓷片电容 104 50V C10 1
14 高压电容 102 1KV C11 1 根据余量要求可适当删减
15 高压电容 47pF 1KV C12 1 根据余量要求可适当删减
16 高压电容 102 1KV C4 1 根据余量要求可适当删减
17 Y电容 222 C9 1
18 电阻 100K 0.25W R1 1
19 电阻 47R 0.25W R2 1
20 电阻 22R 0.25W R8 1
21 电阻 470R 1/6W R3 1
22 电阻 3.3K 1/6W R4 1
23 电阻 5.1K 1/6W R5 1
24 电阻 10K 1/6W R6 1
25 电阻 9.1K 1/6W R7 1
26 IC DK112 U1 1
27 光耦 EL817 U2 1
28 IC TL431 U3 1
29 变压器 EE19 T1 1
Lp=1.1mH,Np=127T*0.23mm(夹心
绕法) 线密绕3层,加2层线屏蔽
接地或者HV,Ns=10T*0.65mm三层
绝缘线,飞线
对音像视频类产品,因其特殊性,建议使用共模电感进行EMC/I滤波设计;对雷击要
求较高耐压的请注意安全距离的设计。深圳东科半导体有限公司
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非隔离典型应用(家电类参考原理图)
序号 元件名称 规格/型号 位号 数量 备注
1 保险丝 T2A/AC250V F1 1
2 二极管 1N4007 D1 1
3 二极管 FR107 D2 1
4 二极管 SR3100 D3 1
5 二极管 1N4148 D4 1
6 稳压二极管 9.1V 0.5W ZD1 1
7 电解电容 15uF/400V C1 1
8 电解电容 22uF/50V C4,7 2
9 电解电容 680uF/16V C5 1
10 涤沦电容 2G103J C2 1
11 瓷片电容 103 50V C3 1
12 瓷片电容 104 50V C6 1
13 电阻 100K 0.25W R1 1
14 电阻 47R 0.25W R2 1
15 电阻 10K 1/6W R3 1
16 IC DK112 U1 1
17 IC HT7500(HT7500-1) U1 1不带AD(带AD)不用5V供电时从
R3开始,右边元器件忽略不计。
18 变压器 EE16 T1 1Lp=850uH NP=0.23*110T
Ns=0.45*23T
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设计注意事项
1、功率器件是需要散热的,芯片的主要热量来自功率开关管,功率开关管与引脚
OC相连接,所以在 PCB布线时,应该将引脚 OC外接的铜箔的面积加大并作镀锡处理,
以增大散热能力,适当的和变压器等发热元件拉开距离,减小热效应;同时这个部分也是
交流信号部分,在 EMI/EMC设计时这个位置尽量远离输入部分,如上图的 L1左边部分
电路,尽量减小电磁/电容耦合。
2、芯片的 OC引脚是芯片的高压部份,最高电压可达 600V以上,所以在线路布置上
要与低压部份保证 1.5mm以上的安全距离,以免电路出现击穿放电现象。
3、变压器的漏感
由于变压器不是理想器件,在制造过程中一定会存在漏感,漏感会影响到产品的稳
定及安全,所以要减小,漏电感应控制在电感量的 5%以内,三明治绕线方式可以减小漏
感。
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封装尺寸(DIP8)
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包装信息
芯片采用防静电管包装。
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